水輪發電機定子繞組三相泄漏電流不平衡處理及分析

胡亞超，譚志龍

（云南電力技術有限責任公司，昆明 650217）

0 前言

在直流泄漏和直流耐壓的試驗過程中，可以從電壓和電流的對應關系中觀察絕緣狀態，一般情況下，發電機泄漏電流偏大可以反映出定子繞組端部存在故障，但很難查找到定子繞組具體的絕緣缺陷部位，文獻1指出采用發電機定子繞組端部表面電位試驗，能準確的查找常規試驗中不易發現的定子繞組端部的手包絕緣及絕緣盒等處的隱蔽性缺陷。文獻2結合具體的案例，指出應用于汽輪發電機繞組的“電位外移法”，可以應用于水輪發電機，對查找水輪發電機繞組端部絕緣薄弱點也具有明顯的效果。本文通過實際案例，借鑒汽輪發電機常用的電位外移法，對定子繞組端部絕緣進行表面電位測試，成功查找出絕緣缺陷位置，經過對絕緣缺陷位置處理后，三相泄漏電流正常。

1 試驗過程

某水電廠1號發電機，額定容量為225MW，額定電壓為15.75kV，試驗時發電機出口及中性點連接銅排已脫開，定子繞組絕緣電阻及吸收比合格。

圖1 發電機定子繞組泄漏電流曲線

從試驗數據及圖1泄漏電流曲線[3]可知，在1.5Un試驗電壓下，B相與C相（最小值）相比，泄漏電流偏大124.8%；在2.0Un試驗電壓下，B相與C相（最小值）相比，泄漏電流偏大145.3%；在2.5Un試驗電壓下，B相與C相（最小值）相比，泄漏電流偏大212.0%；不符合規程規定：試驗電壓下，各相泄漏電流的差別不應大于最小值的100%。應盡可能找出原因并消除。

2 原因分析

定子繞組泄漏電流和直流耐壓試驗能靈敏地反映瓷質絕緣的裂紋、夾層絕緣的內部受潮及局部松散斷裂、絕緣的沿面碳化等，對發現定子繞組端部的局部缺陷很靈敏[4]。結合該水電廠1號發電機現場及試驗情況，可能引起發電機泄漏電流偏大的因素有：

1）發電機已停機超過一周的時間，外部潮氣進入，引起絕緣水平下降；

2）定子繞組線棒間、端子盒表面臟污或有雜物；

3）定子繞組端部絕緣存在缺陷。

3 問題查找

結合絕緣電阻及泄漏電流試驗數據及以往的經驗，初步判斷定子繞組端部可能存在絕緣缺陷，但由于水輪發電機定子繞組線棒數目較多，以往采用肉眼觀察或交流耐壓試驗查找絕緣缺陷具體位置是比較麻煩且存在一定問題的。比如定子繞組存在絕緣缺陷，但不是很嚴重時，如果利用肉眼查找放電痕跡的方法是比較費時且很難發現；如果利用交流耐壓試驗，將高阻接地降為低阻接地并觀察故障點放電現象來查找，可能會導致故障擴大，處理起來更困難、修復成本更大、檢修時間更長[5]。

借鑒汽輪發電機繞組的“電位外移法”，對1號發電機定子繞組端部進行表面電位測試[6]，進而查找存在絕緣缺陷的具體位置。該發電機定子繞組有上下兩個分支，為盡可能的減少工作量，判斷上下分支是否均存在問題，對B相上下分支分別進行泄漏電流測試，通過對試驗數據分析，B相下分支泄漏電流正常，上分支泄漏電流數值在1.5倍額定電壓后變化較大，判斷B相上分支絕緣可能存在問題，只需對B相上分支進行表面電位測試。參照對汽輪發電機“定子繞組端部手包絕緣施加直流電壓測量”的規定：手包絕緣泄漏電流不大于20μA，100MΩ電阻上的電壓降值不大于2000V。

進行表面電位測試前，需在定子線棒上標注線棒號，然后在B相上分支線棒的上下端子絕緣盒表面包裹錫箔紙。裁剪錫紙時，應注意防止錫紙碎紙屑落入線棒之間；錫紙不能碰著端子盒固定鋼圈；錫紙要與端子盒貼緊，可以使用膠帶固定。

對B相上分支施加直流電壓，由于1號發電機在試驗電壓在1.5倍額定電壓以下時，三相泄漏電流相差不大，較為平衡，只是在1.5倍額定電壓以上的試驗電壓下，B相泄漏電流開始迅速上升，所以本次表面電位測試采用2倍額定電壓（31.5kV）的直流電壓。使用阻抗值為100MΩ的專用表面電位測試儀測試。發現11號下端端子盒錫箔紙表面電壓為14.4kV，且對測試儀端部尖端產生持續明顯的電弧放電，其余端子盒無電壓。

圖2 發電機表面電位測試接線圖

對下端故障端子盒進行更換處理后，相泄漏電流較平衡，試驗結果符合規程要求，B相上分支泄漏電流偏大的問題已得到解決。

4 結束語

本次處理1號發電機三相泄漏電流不平衡故障時，借鑒了汽輪發電機電位外移法來查找定子繞組絕緣缺陷的具體位置，與以往故障查找方法相比，對發電機破壞較小，且極大的縮短了故障點查找時間，另外給出了該試驗方法需注意的事項，分析了為何施加二倍額定電壓的試驗電壓，對快速查找水輪發電機定子繞組絕緣缺陷具體位置有借鑒作用。